第一章单片机

1、 第一章 摘要温度是不但在人们的日常生活占有非常重要的地位，也是工业生产中主要的参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。随着工业的不断发展，生产过程对温度的测量的要求也越来越高，而且测量的范围也越来越广，对温度的检测技术的要求也越来越高，因此，温度测量及其测量技术的研究也是一个很重要的课题。热敏电阻便是温度测量技术中运用非常广泛的传感器元件，具有灵敏度高，工作温度范围宽，体积小，稳定性好、过载能力强等优点，广泛应用于航空、 医学、 工业及 家用电器等方面做测温、控制、温度补偿、流速测量、液面指示等。采用以单片机为核心的热敏电阻温度计能很容易地减小上述影

2、响，并且读数方便，精确度高，更显数字化。单片机在工业生产中应用广泛，温度测量显示系统是单片机在工业生产及日常生活中的一个典型的应用。随着数字化的不断发展，现代的日常生活和生产越来越趋向于多功能数字化，数字显示给人们的日常生活带来更多的方便。 本设计采用全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。采用运算放大电路把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D转换器对输入信号电平的进行各种转换处理的要求，并通过ADC0809 把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，由六位（本实验采用四位）八段数码管显示出测量结果。关键字：温度传感器 热敏电

3、阻 A/D数模转换 数码管动态显示 第二章 设计思路根据任务书的设计要求，设计者查阅相关书籍及资料，分析如下：首先要了解热敏电阻的特性，然后进行温度测量电路的设计，采用温度测量电桥，当温度发生变化时，热敏电阻的阻值发生变化，从而引起电桥失去平衡，在电桥输出端有电压输出，分析电压会很小，所以需要采用集成运算放大器对输出电压进行放大，然后将放大后的信号输入到AD转换芯片，进行A/D转换，把模拟信号转变成数字信号，用单片机对数字信息进行处理，在四位LED显示电路上，就可以将被测温度显示出来。分析过程如下图所示: 第三章 硬件电路设计3.1传感器电路模块1.测温电桥及信号放大电路 图 测温电桥及信号放

4、大电路上图是一个比较常用的温度测量电路，大致分为电源，电阻电桥，运放，输出部分。电源由R4，R6，C1，U1B组成，R4，R6为分压电路，C1主要滤除VCC中纹波，U1B为LM324运算放大器，工作于电压跟随器方式，其特点是具有高输入阻抗低输出阻抗，为后级电桥提供较稳定的电流。电桥由R1，R2，R3，R13及热敏电阻组成，通过调节R13使电桥平衡，当温度发生变化时，热敏电阻变化，电桥产生电压差。运放电路由R7，R8，R9，R10及U1A组成，调节R14可以调节输出电压幅值。D1主要用于防止输出负电压，保护后级A/D电路。2.测温电桥 图 测温电桥如上图所示，热敏电阻RT和RA1，RB1，RC1

5、，以及可变电阻R2组成一个测温电桥，在温度为20度时，调节R2使电桥达到平衡。当温度升高时，热敏电阻的阻值变大，电桥失去平衡，电桥输出的不平衡电压，经过滤波后，输入运算放大器，进行放大处理。3.电桥的分析 图 电桥原理图(1)电桥输出电压： =（2）电桥平衡条件： 当各桥臂发生微小变化时，电桥失去平衡，其输出为： 一般R很小，即RR，又电桥开始平衡，即 所以， 实际使用中，为了简化桥路设计，同时也为了得到电桥的最大灵敏度，往往取桥臂电阻相等。4.放大电路最后经过放大部分，如图，为压力传感器的微弱电压输出的放大电路。分析它是一个差分放大电路,其放大倍数为,那么放大后的电压值为,因为和温度T有一定

6、的线性关系，A/D转换器的最大输入电压为5v,因此对应A/D输出的电压，与热敏电阻感知的外界温度具有一定的线性关系。 图放大电路3.2 A/D变换电路模块 ADC0809是M美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D 转换完的数字量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据，是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。实验箱只有IN0和IN1两个输入端口，输

7、出端口地址取决于片选A/D_CS所接片选端得段地址。 主要特性： （1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位 （2）具有转换启停控制端 （3）转换时间为100us(时钟为640kHZ时），130us(时钟为500KHZ时） （4）它由单一+5V电源供电，片内带有锁存功能的8路模拟多路开关，ADC0809可对0V5V的双极性模拟信号进行转换。 （5）引脚图如图 所示。各引脚功能说明如下：8位数字量输出引脚，由最低引脚到最高引脚。IN0IN7:8路模拟量输入引脚。：+5V工作电压。GND：地。REF（+）：参考电压正端。REF（）：参考电压负端。START：A/D转换启动信号输入端。AL

8、E：地址锁存允许信号输入端。以上两个信号用于启动A/D转换。EOC：转换结束信号输出引脚。开始转换时为低电平，转换结束时为高电平。OE：输出允许控制端。用以打开三态数据输出锁存器。CLK：时钟信号输入端。ADDA、ADDB、ADDC：地址输入线。经译码后可选通IN0IN7 8个通道的一个通道进行转换。图3.2.1 ADC0809各引脚图实验电路及接线如下图示 ：连线连接孔1连接孔21IN0温度传感器输出2AD_CSCS2A/D转换器的结构及连线图如上图所示，AD0809的工作过程如下：首先用指令选择0809的一个模拟输入通道，当执行MOVX DPTR,A时，产生一个启动信号给START引脚送入

9、脉冲，开始对选中通道转换。当转换结束后发出结束信号，置EOC引脚信号为高电平，该信号可以作为中断申请信号，当读允许信号到，OE端有高电平，则可以读出转换的数字量，利用MOVX A,DPTR把该通道转换结果读到累加器A中。转换电压为05V，调节桥路中的电位器，使其输出电压为05V，可以在较小范围内波动，当满量程输出时对应八个1的输出，由于前边计算的电压变化和电阻变化成正比关系，而且电阻变化和应变成正比，进而得出的压力和电压是成正比的。传感器桥路输出的电压经过比例变换后转换成二进制码的形式送入P0口。其程序框图如下：图3.2.2A/D转换电路程序框图3.3 LED显示器原理 LED数码显示器简介L

10、ED数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,h来表示。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的2个8数码管字样。其原理图如图所示LED显示器有共阴极和共阳极两种，以共阴极为例，要显示数字0，需要满足两个条件，一是公共端子COM接地，二是a、b、c、d、e、f段亮，g段不亮，即a、b、c、d、e、f段加高电平1，g段加低电平0。7段LED显示器显示的数字、字符和对应的字型码如表所示，本设计采用共阴极,将KEY/LED CS 接到CS0 上，则段码地址为08004H，位码地址为08002H 七段数码管

11、的字型显示表如下: 显示数字1234共阴极字符码06H5BH4FH66H显示数字5678共阴极字符码6DH7DH07H7FH显示数字90AB共阴极字符码6FH3FH77H7CH显示数字CDEF共阴极字符码39H5EH79H71H显示过程如下：经过单片机P0输出的八位二进制码，变换成BCD码，在数码管上显示，经过段选信号和位选信号的控制，最后在相应数码管上显示出相应的温度值。 译码插孔地址范围CS008000H08FFFHCS109000H09FFFHCS20A000H0AFFFHCS30B000H0BFFFHCS40C000H0CFFFHCS50D000H0DFFFHCS60E000H0EFF

12、FHCS70F000H0FFFFH图 地址码插孔及对应地址范围数码显示器的控制方式（1）静态显示当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定的地导通或截止。例如，7段LED显示器显示数字0时，a、b、c、d、e、f段恒定导通，g段恒定截止。这种显示方式每一位都需要一个8位输出口控制。静态显示主要的优点是显示稳定，在发光二极管导通电流一定的情况下显示器的亮度大，系统运行过程中，在需要更新显示内容时，CPU才去执行显示更新子程序，这样既节约了CPU的时间，又提高了CPU的工作效率。其不足之处是占用硬件资源较多，每个LED数码管需要独占8条输出线。随着显示器位数的增加，需要的I/O口线也将增加。（

13、2）动态显示当为数较多时，用静态显示所需的I/O口太多，不太经济，一般采用动态显示方法，即用扫描的方法一位一位轮流点亮显示器的各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次，利用人眼的视觉暂留效应可以看到整个动态显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比值有关。调整电流和时间参数，可以得到亮度较高且较稳定的显示。在动态显示方式中，若显示器的位数不大于8位，则控制显示器各位公共极的电位使他们轮流点亮只需一个I/O口（称为扫描口）；传送显示器的各位所显示的段选码也需一个8位I/O口（称为段数据口）。由于8031I/O口有限，所以本次

14、设计采用动态显示方式。3.3八段数码管显示实验线路及接线如下 : 连线连接孔1连接孔21KEY/LED_CSCS0 图接口图动态显示数码管接线部分:图 数码管电路接线图 第4章 硬件连接及程序设计4.1 硬件连接实验箱热敏电阻输出口，接AD0809的IN0口；AD0809P片选端接CS0；数码管接CS1。4.2 程序设计(1)A/D转换器流程图 （2）LED显示器流程图 （3）本次设计的汇编语言程序ADC EQU 41HLED3 EQU 31HLED2 EQU 32HLED1 EQU 33HLED0 EQU 34HORG 0000HLJMP MAINMAIN:MOV LED0,#00H MOV

15、 LED1,#00H MOV LED2,#00H MOV LED3,#00HLOOP:MOV DPTR,#08000H MOV A,#00H MOVX DPTR,A LCALL DELAY MOV DPTR,#08000H MOVX A,DPTR MOV B,A MOV A,#0FFH CLR C SUBB A,B MOV ADC,ATRSL:MOV A,ADC MOV R0,A XRL A,#0FFH JZ MAX MOV A,R0 MOV B,#10 MUL AB MOV R0,A MOV A,B MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV LED2,A MOV A

16、,R0 MOV B,#10 MUL AB MOV R0,A MOV A,B MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR ADD A,#80H MOV LED1,A MOV A,R0 MOV B,#10 MUL AB MOV A,B MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV LED0,A LCALL SMXS SJMP LOOPSMXS:MOV R0, #LED3 MOV R1,#4 MOV R2, #00100000BSMXS1:MOV DPTR,#09002H MOV A,#00H MOVX DPTR,A MOV A,R0 MOV DPTR,#090

17、04H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#09002H MOV A,R2 MOVX DPTR,A LCALL DELAY MOV A,R2 RR A MOV R2,A INC R0 DJNZ R1,SMXS1 MOV DPTR,#09002H MOV A,#00H MOVX DPTR,A RETDELAY:MOV R7,#10DELAY1:MOV R6,#12 NOP DJNZ R6,$ DJNZ R7,DELAY1 RETMAX:MOV LED3,#06H MOV LED2,#3FH MOV LED1,#3FH MOV LED0,#3FHTABLE:db 3fh,06h,5bh,4

18、fh,66h,6dh,7dh,07h db 7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71h第五章 心得体会这次单片机课程设计我们历时一个个星期，从理论到实践，学到了很多的东西。同时不仅巩固了以前所学过的知识，而且还学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在这次课程设计后我发现自己在一点一滴的努力中对单片机的兴趣也在逐渐增加。回顾起此次单片机课程设计，我感慨颇多，最重要的是感触是：遇到一个问题时，最重要的一件事就是马上思考检查问题出在哪边，而不是抱怨或者马上请教同学老师。只有这样我们才能真正的学会单片机，才能越学越会。自己的独立处理问题的能力才会得到提高。还有无论编程中遇到什么问题，都不要怨天尤人。无论自己的程序有多好，都不能骄傲。只有这样做到不骄不躁，力量才会源源不断，才会有更多的灵感。 在整个课程设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个课程设计做的还是有一些遗憾，但是在设计过程中所